加快关闭煤矿煤层气资源开发利用的思考与建议

关闭煤矿中富集大量煤层气资源,其开发利用具有经济、环境、安全和社会多重效益,我国已开展了一些关闭煤矿煤层气资源勘探开发的科技攻关及其抽采工作,但由于我国关闭煤矿煤层气资源开发利用研究属于初级阶段。通过对我国高瓦斯矿井关闭情况研究发现,高瓦斯关闭煤矿主要分布在重庆、湖南、贵州、云南、四川、山西、江西、安徽等地区,尤其以贵州、重庆以及湖南等地区最多。这些高瓦斯关闭煤矿煤层气资源存在抽采技术及模式适配性差、基础研究薄弱、矿井封闭质量不确定、矿井水无相应处理措施、开发利用成本高等问题。建议系统开展关闭煤矿煤层气资源评价,通过加强科技攻关、建立关闭煤矿闭坑监测制度、制定相应关闭煤矿产业发展政策等多方面工作,确保我国关闭煤矿煤层气资源的有效开发利用。     

关闭矿井资源开发利用状况研究

经过长时间的高强度开采,我国已有大量的矿井因资源枯竭而关闭。据不完全统计,2014—2018年我国关闭煤矿井7 516个、非煤矿井27 877个。矿井关闭后,仍有大量的地下空间、土地、矿井水、地热等资源可供开发利用。目前,我国在关闭/废弃矿井开发利用方面存在着指导性政策尚未出台、地质评价技术体系尚未形成、关键技术尚无实质性突破、开发利用模式单一、资料管理混乱、矿业权再次出让困难、社会资本投资热度不高等诸多问题,造成我国关闭/废弃矿井综合开发利用难以形成产业。从关闭矿井资源开发利用关键技术攻关、示范工程建设、评价体系建立、数字化平台建设、政策法规出台等角度提出了一系列合理化建议。     

我国煤层气地质特征与研究方向思考

煤层气是一种清洁能源,新时代对煤层气地质研究提出了新要求。基于对我国煤层气资源及分布特征分析,认为我国煤层气资源具有"多个煤阶、多个深度、多期生气、多源叠加、多期改造"的地质特征。受"三低一多"储层特征和储层非均质性影响,煤层气可采资源量比重低。当前煤层气地质研究中在控气条件评价与储层动态描述,深部煤层气勘探开发与关闭矿井煤层气利用,煤炭与煤层气资源协同勘查等方面存在不足。研究认为应建立适应我国复杂多变特殊地质条件的具有中国特色的煤层气地质综合评价技术体系,完善煤与煤层气(煤系气)协同勘查地质保障体系、构建关闭矿井煤层气资源综合利用地质评价与保障体系作为新时代煤层气地质三大研究方向。     

潞安矿区古城煤矿煤层气赋存主要地质因素分析

古城煤矿位于山西省潞安矿区中西部,是潞安集团近期重要的煤炭接替矿井。前期煤田勘查揭示该矿区煤层含气量较高,具有较好的煤层气资源开发潜力。以矿区煤田及煤层气地质资料为依据,结合区域和周边矿井煤层气勘探和开发成果,探讨影响该矿井煤层气赋存和富集的基本地质条件。研究表明,控制煤矿区煤层气分布的主要因素是构造,其中向斜核部是煤层气赋存、富集的有利部位;此外,本区煤层气分布还受断层影响,断层性质不同,对煤层气的赋存、富集影响不同,本区除了少数逆断层是煤层气富集的边界条件之外,多数正断层对煤层气的保存具有破坏作用。     

贵州习水县仙源煤矿煤层气赋存与开发前景

根据仙源煤矿煤炭地质勘查、矿井地质及煤层气参数井资料,对仙源煤矿煤层气赋存特征进行分析,认为区内龙潭组4层目的煤层厚度较大,煤层间距较小,煤层埋藏深度适中,煤层含气量较高,煤层气富集和赋存条件较好。计算获得矿区煤层气推断资源量达27亿m3,煤层气资源潜力较大,具有较好的勘探开发前景。     

废弃煤矿资源及赋存特征探讨

在绿色发展理念、生态文明建设和资源集约节约利用背景下,废弃煤矿及其资源研究、利用探索日渐显示其重要意义。在总结相关学者研究的基础上,探讨厘清废弃煤矿、废弃煤矿资源概念;明确狭义废弃煤矿资源有煤炭、地下空间、煤层气、水、地热五种,除地下空间资源外均为矿产资源,煤炭、地下空间资源必然存在于所有废弃煤矿中,煤层气、水、地热资源的赋存汇聚必须满足各自的特定条件;废弃煤矿资源既受煤层原始赋存条件控制(煤层埋深、厚度及其变化、地质构造及其演化、水文地质、瓦斯地质及含量、地温值),也受煤矿的开采方式方法、开采强度及回采率的控制。     

山西省废弃矿井煤层气地面钻井开发关键问题与对策

随着我国煤炭去产能政策的有力实施,一批资源枯竭及产能落后矿井将陆续关停废弃。废弃矿井仍赋存着大量的煤层气资源,其开发利用是实现煤炭产业清洁安全高效低碳发展、促进煤矿安全生产、优化能源结构、实现温室气体减排等方面的重要举措。基于山西省煤基重点科技攻关(煤层气产业链)项目相关研究,系统阐述了废弃矿井煤层气开发面临着资源量评价不准、钻进体系不健全、井上下联合缺失等关键问题。针对这些问题提出以下几点对策:废弃矿井精准地质探测是采空区地面钻井轨迹设计的重要依据,尤其是炮采等落后采煤工艺的废弃矿井,地球物理勘探精度应达到米级才能有效降低钻遇煤柱风险;优选废弃矿井煤层气地面“L”型钻井思路,即选采空区周边一定距离的保安煤柱作为L型井位,并配套特殊钻进工艺;煤矿企业应将废弃矿井资源开发利用纳入煤矿全生命周期规划,尤其是矿井废弃前应确保煤层气抽采通道畅通,以实现煤层气井“一井多用”的新型井上下联合开采模式,提高废弃矿井煤层气开发效率;采用防回火、各种传感器等装置,并对关键参数设置自动报警停机界限值,从而使废弃矿井煤层气地面开采工艺安全、高效;对不同浓度废弃矿井煤层气,需要采取相应的梯级利用模式,从而提高整体开发利用价值。以山西省废弃矿井为示范区,研究认识对推动全国煤矿区废弃矿井煤层气开发利用具有重要的指导和示范意义。      

山西关闭矿井煤下铝研究与勘查开发建议

山西是中国的产煤大省,长期的煤炭开采产生大量的煤炭采空区和关闭矿井。目前山西已计划抽采关闭矿井采空区煤层气,但关闭矿井煤下铝的勘查开发目前还属于空白。本文系统分析了山西关闭矿井煤下铝勘查开发的主要地质问题,发现山西煤下铝广泛分布于山西石炭-二叠系煤层下部,资源枯竭型关闭矿井目前最适宜勘查开发煤下铝;山西关闭矿井煤下铝勘查开发过程中面临着跨采空区勘查、带压开采、底板突水、顶板扰动、深部矿体结构复杂品质变差等诸多不利条件,尤其要严防导通上部采空区积水和下部岩溶水;山西煤下铝勘查应充分利用已有煤矿采掘巷道和地质资料,按照收集资料划定靶区-物探圈定矿区和采空区-钻探查明开采地质条件-钻探加密圈定资源量的勘查步骤可大大节约钻探工程量和勘查费用。     

煤与煤层气资源勘探专家郑玉柱

<正>郑玉柱(1968.9-),男,汉族,陕西澄城人,工学学士,高级工程师。现任中煤科工集团西安研究院有限公司钻井技术与工程研究所副所长。郑玉柱多年来主要从事矿井地质、煤层气地质研究工作,在煤与煤层气综合勘探及煤层气开发与工程实践方面具有扎实的知识和较丰富的专业经验。在煤层气地质与资源评价、煤层气资源开发利用、废弃矿井煤层气开发与利用、煤层气开发可行性研究、煤层气开发方案部署设计、煤层气测试等方面进行了深入研究,先后主     

基于环境治理的关闭煤矿瓦斯和水资源利用探讨

在我国巨量的关闭煤矿井中,赋存大量的瓦斯和地下水,由于经济及地质等条件的制约,许多煤矿井只是简单关闭。这既造成可利用资源的巨额浪费,又对后续矿井生产形成安全隐患,同时又是大气及地下水的污染源。通过开展关闭煤矿资源利用调研,针对上述问题,提出了对关闭煤矿的资源利用应以有利于环境恢复和治理为前提,兼顾资源利用,以达到绿色发展的目的。为此建议①制定关闭煤矿相关政策、评价标准和技术规范;②建全环境、安全、资源要素的综合调查与评估机制;③构建矿业云数据,将关闭煤矿环境治理和资源综合利用纳入统一的生态考量系统。     

中国煤炭资源保障程度和绿色勘查开发途径

文中进一步厘定了煤炭资源/储量的概念,全面分析了我国煤炭资源勘查开发现状,深入阐述了我国煤炭资源保障程度,认为煤炭资源总体丰富,可采、预可采储量不足,服务年限少,区域煤炭资源保障不平衡,优质炼焦用煤稀缺,中东部地区煤炭资源压覆严重,中西部煤炭开发的生态环境问题突出。在分析煤炭资源保障程度基础上,根据煤炭安全高效绿色勘查开发的基本要求,提出了煤炭资源绿色勘查技术、煤矿高精度高效安全开采地质探测技术、煤矿水害探测与防治技术、煤矿绿色充填开采关键技术、采煤沉陷综合治理与生态环境恢复再造技术、煤矿瓦斯井上井下联合抽采技术、废弃矿山资源综合利用和环境恢复技术研究、煤矿高矿化度矿井水及固废处理技术、洁净煤技术的基础地质研究、煤系多能源矿产综合勘查开发和利用技术、煤炭地下气化与煤层气联合协调勘查开发技术、煤源雾霾研究和二氧化碳地质封存技术十二项煤炭绿色勘查开发的技术途径。     

六盘水杨梅树向斜煤层气地质条件及开发潜力评价

综合煤层气勘探及煤矿开采数据,从煤层赋存、含气性、渗透率储层压力等多个方面研究分析了杨梅树向斜煤层气地质条件及资源的开发潜力。对研究区资源量进行了预测和计算。研究表明,研究区煤层气保存条件好,含气量较高,开发地质条件优良,资源量和资源丰度大,具有较大的开发利用潜力。     

废弃矿井煤层气资源地球物理勘探研究进展

煤炭开采形成大面积的采空区和数量众多的废弃矿井,在这些废弃矿井中蕴藏着大量的煤层气资源。区别于常规煤层气资源,废弃矿井煤层气资源的勘探和开发受到采空区分布、覆盖层、围岩情况、裂隙带发育情况、煤层顶底板情况、煤矿开采方式以及采空区地下水等情况的综合影响,利用地球物理勘探技术可以为废弃矿井煤层气的开发提供技术支持。本文介绍了山西煤炭地质的基本情况,分析了采空区坍塌及积水的机制,以及围岩与采空区的地震波场特征、电性特征、激发极化特征和放射性氡异常特征;介绍了地震法、直流电法、可控源音频大地电磁法、瞬变电磁法、激发极化法、放射性勘探法、微动勘探法、航空瞬变电磁法和半航空瞬变电磁法探测采空区的原理、方法及应用。指出开发、研究新的地球物理方法,建立多方法、多维度、多空间的采空区综合探测体系,充分利用地球物理大数据,深入发掘人工智能反演技术,可为我国废弃矿井煤层气资源的勘探和开发提供技术支持。     

中国矿业可持续发展与煤矿开采环境问题—21世纪初矿山岩石力学面临的新机遇和挑战

列述了中国在陆地传统矿产资源、海域矿产资源、天然气、煤层气、地热等能源资源方面的相当大的开发潜力。提出了中国矿业可持续发展必须解决的若干岩石力学难题。指出了煤矿开采引发的环境问题:如采煤对土地资源的损害、对村庄的损害、对水资源的影响,以及煤炭开发和利用对大气环境生态平衡的影响。并提出了对矿区环境控制的岩石力学对策,即推行减沉开采技术;矿井水资源的保护和再利用;清洁开采技术。     

河北省主要矿区关闭煤矿资源再利用模式探讨

关闭煤矿资源评价与利用,具有资源、环境双重效益,可为煤矿企业提供一条转型发展路径。在河北省主要矿区关闭煤矿资源调查工作的基础上,通过对国内外关闭煤矿资源再利用典型案例的总结,重点归纳了河北省关闭煤矿农林用地、建设用地、塌陷水域综合利用、矿山公园模式、关闭煤矿资源综合利用、矸石山利用、井下空间利用等7类19种资源再利用推荐模式,分析了推荐模式选择因素,划分了资源类型。依据矿山地质环境影响程度、问题类型及矿山区位差异,按照推荐模式选择原则,提出适合不同关闭煤矿山资源利用模式。综合考虑关闭煤矿背景条件和资源开发利用条件,对河北省主要矿区118个关闭煤矿提出了资源再利用途径。在相关研究基础上,针对河北省主要矿区关闭煤矿资源再利用存在的支撑条件不足、安全评价、支撑政策和管理办法欠缺、资源调查评价与利用技术指南欠缺等现实问题,提出了资源利用典型项目建设、及时掌握关闭煤矿综合信息、构建关闭煤矿资源调查与评价技术指南、开展相关治理工程做好资源利用统筹工作、加强科技投入和关键技术研发、树立矿井全生命周期理念并重视矿业资产的后周期管理及完善闭坑管理等建议,以期选择生态敏感性较弱、资源丰富、区位条件优越、符合当地经济社会发展需求、便于协调开发利用的关闭煤矿作为重点研究对象,开展资源综合利用工业性试验和示范工程,系统构建关闭煤矿资源评价体系,实现关闭煤矿资源利用与生态保护协同发展。      

我国关闭/废弃矿井资源综合利用形势分析与对策研究

长期的矿产资源开采形成了数量众多的关闭/废弃矿井(山),包括煤矿、金属和非金属矿等。矿井关闭废弃后仍赋存着方方面面的可利用资源,除了伴生的各种矿产资源外,还拥有巨大的地下空间资源(采空区和巷道),特别是部分井下仍然有多种废弃物(设备、材料等)和空间设施可再利用。通过总结一些关闭/废弃矿井资源综合利用状况,研究其功能定位和综合利用战略,并提出将关闭/废弃矿井资源综合开发利用与国家和区域经济、社会发展统筹部署的思考与建议。     

丰城矿区B4煤层煤层气研究

根据丰城矿区以往煤田勘探，矿井生产及煤层气试验井试验资料，分析研究了B4煤层煤层气成分，含量变化规律及影响其赋存特征的地质因素，评价了开发煤层气资源所必须的储层条件。     

论贵州煤层气地质特点与勘探开发战略

贵州煤层气地质条件具有“一弱、两多、三高、四大”的特点,即龙潭组富水性弱,控气构造类型多和煤层层数多,煤层含气量高、资源丰度高、储层压力及地应力高,以及煤层气资源量大、煤级变化大、煤层渗透性变化大和地质条件垂向变化大。贵州煤层气的赋存特点,一方面体现出其煤层气资源富集程度高、储层能量大、开发潜力巨大的优势;另一方面存在影响煤层渗透性及储层改造的不利因素,因此煤层气勘探开发需要寻找新的思路与方法。针对贵州省目前煤层气地质研究程度,提出近期应加大对煤层气勘探开发投入,准确摸清全省煤层气资源潜力状况,在此基础上分析各类煤层气开发技术对煤层气地质条件的适应性,进而合理制定煤层气资源勘探开发利用战略与规划。根据贵州省煤层气的开发现状建议将织纳煤田作为现阶段煤层气地面勘探开发的主攻区域,借鉴煤层气开发晋城模式,尽快在未采动区实施以地面直井和丛式井组为主的上部煤层群煤层气开发先导性示范工程;对六盘水及其他煤田则可借鉴淮南模式,通过远距离保护层大面积采动卸压,综合利用采前、采中、采后矿井和地面煤层气抽采技术,实施采动区煤层气开采,继而建设与之配套的分布式煤层气小型化利用、储运技术与装置。     

书讯

正《陕西省煤矿瓦斯地质图图集》收录了陕西省境内62处煤矿瓦斯地质图,并逐一介绍了煤矿概况、地质条件与煤层煤质、地质构造、煤矿生产、瓦斯含量及赋存规律、瓦斯抽采利用与瓦斯(煤层气)资源量,涵盖了全部高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井、曾经发生过瓦斯死亡事故的矿井及其他有关矿     

鄂尔多斯盆地彬长矿区煤层气赋存特征

鄂尔多斯盆地彬长矿区是我国“十五”和“十一五”期间重点规划建设的能源基地。利用彬长矿区部分矿井地质和矿井瓦斯资料,通过对该矿区煤层气的来源、顶底板岩层的封存、地质构造的影响等特征的分析研究,确定了彬长矿区中部和向斜构造核部为煤层气赋存的有利区域,且煤层气主要赋存于4号煤层及其围岩中,在顶底板封存良好的区域,煤层气可达5.71m3/t。通过分析蒋家河矿井的地质勘探数据,推算出彬长矿区煤层气的地质储量和开采储量分别为542×108 m3和162.6×108 m3,由此可见,彬长矿区煤层气具有很好的勘探开发前景。